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Cerca e neutralizza: il combattimento dei droni sta guadagnando slancio. Parte 1
Il drone Zephyr a energia solare è stato sviluppato da Airbus DS. Può rimanere in aria per mesi
È chiaro che la proliferazione di un numero crescente di piccoli UAV che possono essere acquistati facilmente ed economicamente, sono facili da usare e fornire, sebbene rudimentali, ma ancora capacità di attacco e ricognizione, sono di grande preoccupazione per garantire la sicurezza nazionale o contrastare le minacce che sorgere sul campo di battaglia. Naturalmente, queste minacce possono essere contrastate utilizzando nuove tecnologie o migliorando quelle esistenti, ma UAV sempre più complessi e i principi del loro utilizzo in combattimento si profilano già all'orizzonte e, molto probabilmente, in futuro diventeranno un vero e proprio mal di testa per i sistemi difensivi.
Infatti, UAV ancora più grandi che già esistono, che vanno dai sistemi tattici utilizzati a livello di brigata, ad esempio Shadow di Textron Systems, piattaforme di media quota con lunga durata di volo della categoria MALE, ad esempio MQ-9 Reaper di General Atomics Sistemi aeronautici e terminando con piattaforme ad alta quota con voli di categoria HALE di lunga durata come l'RQ-4 Global Hawk di Northrop Grumman possono rappresentare un problema per i sistemi di difesa aerea.
Nonostante il fatto che le caratteristiche di volo di questi droni - velocità e manovrabilità - non permettano loro di evitare di sicuro misure difensive, molti di loro hanno segnali radar e termici relativamente deboli e, nel caso delle piattaforme della categoria HALE, sono in grado di operano alle distanze estreme di molti complessi radar e missilistici. Tuttavia, è probabilmente più importante che la funzionalità e l'efficacia del carico di bordo che questi sistemi possono trasportare aumenti sempre di più, il che consente loro di svolgere, in particolare, i loro compiti di ricognizione a distanze e altezze fuori dalla portata della difesa aerea armi, sia in termini di rilevamento che in termini di distruzione…
Il radar SPEXER 500 (sopra) e la telecamera a infrarossi Z: NightOwl, sviluppata da Airbus DS, sono progettati per combattere i droni
I veicoli aerei senza equipaggio (UAV) possono creare problemi significativi ai sistemi di difesa aerea e, se trattati allo stesso modo dei veicoli con equipaggio di ultima e prossima generazione, potrebbero risultare più difficili da rilevare e distruggere - il loro il design non prevede il posizionamento dei piloti, e questo permette di ridurre le dimensioni delle piattaforme e di aumentarne la manovrabilità.
I nuovi promettenti droni ultra-HALE sono ancora più problematici. Il drone Zephyr a energia solare di Airbus DS ha una durata di volo misurata in mesi e può volare ad altitudini superiori a 21 chilometri. Nonostante la sua apertura alare di 23 metri, l'imbarcazione composita ha una piccola area di riflessione effettiva (EIR) perché il suo sistema di propulsione solare ha una debole firma termica ed è quindi difficile da rilevare.
Alcune forze armate riconoscono che molti sistemi antiaerei sono in grado di rilevare, tracciare e colpire efficacemente gli UAV dell'attuale generazione, e quindi stanno cercando modi per sconfiggere tali sistemi grazie agli ingegnosi principi di combattimento che utilizzano molti sistemi dello stesso tipo a lo stesso tempo.
Ad esempio, il cosiddetto "sciame" di sistemi, quando un gran numero di droni collabora per raggiungere il proprio obiettivo, può creare grossi problemi alla stragrande maggioranza dei sistemi difensivi.
Fin dall'inizio, questo approccio, basato su un massiccio attacco di droni, si basava sul fatto che molte piattaforme sarebbero state sacrificate per raggiungere gli obiettivi della missione di combattimento.
Nell'ambito del programma LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology), l'Office of Naval Research (ONR) degli Stati Uniti sta sviluppando una tecnologia per la collaborazione di molti droni. Il lanciatore di container su rotaia tubolare lancerà piccoli droni in rapida successione da navi, veicoli da combattimento, veicoli con equipaggio o altre piattaforme disabitate. Dopo aver lanciato uno "sciame" (o, se preferite, uno "gregge"), l'UAV funziona in modo indipendente, i droni si scambiano informazioni per portare a termine il compito assegnato.
Dimostrazione video del progetto LOCUST. Volo coordinato di nove droni
Attualmente, l'ONR utilizza l'UAV Coyote come modello di prova. Questa unità ha ali pieghevoli per un facile stoccaggio e trasporto. All'inizio del 2015 sono stati effettuati voli dimostrativi in diversi campi di prova, durante i quali sono stati effettuati lanci di un veicolo dotato di vari carichi utili. In un'altra dimostrazione di questa tecnologia, nove droni si sono sincronizzati in modo indipendente e hanno completato un volo di gruppo.
Una capacità chiave del progetto LOCUST è un alto livello di autonomia del gregge, che consente loro di eseguire attività senza l'intervento dell'operatore e quindi contrastare qualsiasi inceppamento delle comunicazioni che possono essere utilizzate contro di loro.
Inoltre, secondo l'ONR, lo sciame sarà in grado di "automedicare", cioè adattarsi e configurarsi in modo indipendente per svolgere ulteriormente il compito. L'obiettivo attuale del programma è di lanciare in sequenza 30 UAV in 30 secondi. L'ONR intende condurre prove in mare del gregge LOCUST nel Golfo del Messico a metà del 2016.
Nell'agosto 2015, anche la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha lanciato il suo programma Gremlins. Questo progetto prevede il dispiegamento di gruppi di piccoli UAV da velivoli di grandi dimensioni, come bombardieri o aerei da trasporto, nonché da caccia e altri piccoli velivoli, anche prima di entrare alla portata dei sistemi di difesa aerea nemici.
Il programma Gremlins è stato sviluppato dall'Agenzia di ricerca e sviluppo avanzata del Dipartimento della difesa degli Stati Uniti (DARPA)
Tale programma prevede che dopo il completamento della missione, l'aereo da trasporto C-130 in volo possa riprendere a bordo i cosiddetti "Gremlins". Si prevede che le squadre di terra saranno in grado di prepararli per la prossima operazione entro 24 ore dal loro ritorno.
DARPA risolve principalmente i problemi tecnici associati al lancio e ritorno aereo affidabile e sicuro di molti droni.
Inoltre, il programma mira ad ottenere non solo nuove capacità operative e lo sviluppo di un nuovo tipo di operazioni aeree, ma anche a lungo termine e ad ottenere un significativo effetto economico. Il programma mira anche a "estendere la durata della vita dei droni Gremlin a circa 20 missioni", secondo un portavoce della FDA.
Il sistema AUDS di Blighter Surveillance Systems utilizza un radar di sorveglianza a terra in combinazione con una stazione optoelettronica e un jammer elettronico
Caratteristiche aggiuntive
Tornando ad Airbus DS, notiamo che la sua roadmap di sviluppo degli UAV include il miglioramento della precisione dei sistemi e l'introduzione di nuove funzionalità, come le funzioni di tipo "amico o nemico", che possono essere utili per ridurre la frequenza dei falsi allarmi ed è interessante per gli operatori che utilizzano il sistema nello spazio aereo complesso. L'azienda sta anche valutando l'utilizzo di sistemi meno avanzati per ridurre i costi ed espandere la sua potenziale base di clienti, anche se in questo caso è probabile che la precisione delle piattaforme diminuisca.
RADA Electronic Industries ha concentrato i suoi sforzi UAV per sviluppare una soluzione programmabile basata sui radar esistenti.
“Abbiamo progettato un radar in grado di rilevare oggetti molto piccoli, che vanno da velocità molto basse, velocità Doppler, a bersagli ad alta velocità che volano alla velocità del suono e oltre. Questo radar può rilevare persone, automobili, UAV, caccia, missili, dipende dalla modalità di radiofrequenza impostata, - ha spiegato il capo dello sviluppo aziendale di questa società Dhabi Sella. - Nel caso del nostro radar programmabile multitasking, ciò significa che è sufficiente premere un pulsante e non è necessario modificare il software. Impostando i parametri appropriati, ottieni ciò di cui hai bisogno."
I radar AFAR a semiconduttore di RADA sono progettati per applicazioni fisse e mobili. L'azienda propone due famiglie: radar emisferici compatti CHR (Compact Hemispheric Radar) per rilevamento a corto raggio e installazione su veicoli e radar emisferici multitasking MHR (Multi-mission Hemispheric Radar) per installazione fissa.
Famiglia di radar MHR di RADA Electronic Industries
L'azienda ha anche aggiornato la famiglia MHR, che comprende i radar RPS-42, RPS-72 e RPS-82, noti anche come pMHR (portatile), eMHR (potenziato) e ieMHR (migliorato potenziato). Secondo la società, il radar più avanzato ieMHR è in grado di rilevare mini-UAV a una distanza di 20 km.
Sella ha detto che trovare e rintracciare un UAV non è un'impresa facile. “Non è semplice… trovare mortai, armi leggere o giochi di ruolo e potrebbe anche essere più difficile, ma abbiamo capito bene. Le contromisure UAV rientrano nelle capacità di questi sistemi radar. In ogni caso, gli UAV sono obiettivi specifici con caratteristiche uniche, che indichiamo con la sigla inglese LSS (low, small, and slow - low, small, slow). È un problema identificare oggetti molto piccoli con pochissimo EPO che volano molto in basso e vicino al rumore di fondo della superficie terrestre. A volte volano veloci come altri veicoli, come le auto, viaggiano. È un compito difficile trovarli tra tutti gli ostacoli. Un altro problema è che volano come uccelli, sono percepiti come uccelli e l'utente di solito vuole distinguere tra quelli che chiamiamo obiettivi fastidiosi."
Sella ha spiegato che un metodo per determinare se una traccia è un drone è concentrare l'energia radar per determinare se un bersaglio ha eliche, aggiungendo che, oltre all'hardware, l'elaborazione del segnale e lo sviluppo di algoritmi sono fondamentali per le capacità dei sistemi.
L'SRC, con sede a Siracusa, combina una gamma di sistemi di guerra elettronica collaudati sul campo nel suo approccio di base combinato per fornire capacità anti-drone sia per la difesa della zona che per il combattimento agile. Sebbene questi ultimi siano ormai spesso considerati un compito secondario per i sistemi anti-UAV, la loro importanza è in costante aumento.
"I piccoli UAV avranno la capacità di eseguire la raccolta di informazioni o esplosivi aerei", ha spiegato David Bessie, direttore dello sviluppo aziendale presso SRC. "Gli UAV nemici non identificati dal sistema di difesa aerea possono influenzare l'operazione di combattimento, o forniranno al nemico informazioni sulle tue posizioni, o colpiranno un attacco aereo sulla tua infrastruttura o sulle tue forze di manovra".
“Il nostro approccio utilizza tecnologie esistenti e collaudate sul campo, nonché software che le integra in un unico sistema di base. Il vantaggio di questo approccio è che possiamo utilizzare i sistemi dei nostri clienti che sono già in funzione per ridurre il costo totale di proprietà. Forniamo sistemi radar e di guerra elettronica collaudati sul campo e presto saremo in grado di offrire una stazione di ricerca della direzione complementare , ha affermato Bessie.
“Crediamo che i sistemi di guerra elettronica siano essenziali per combattere gli UAV. I nostri sistemi di guerra elettronica possono rilevare, tracciare e classificare i sistemi senza equipaggio e quindi neutralizzarli automaticamente. Se è necessaria l'identificazione visiva per determinare l'identità del bersaglio, è possibile trasferirvi una telecamera. Possiamo migliorare ulteriormente le nostre capacità di rilevamento, tracciamento e classificazione con il nostro radar di sorveglianza dello spazio aereo LSTAR. Si consiglia inoltre di aggiungere sensori optoelettronici ad alta risoluzione per l'identificazione visiva a lungo raggio.”
Il radar di sorveglianza dello spazio aereo LSTAR svolge compiti di sicurezza molto reali. Nella foto sopra, un radar protegge la calma del vertice del G8 tenutosi nell'estate del 2013 in Irlanda.
Leggero e facile da trasportare, il radar di sorveglianza SR Hawk, parte della famiglia di radar di sorveglianza aerea LSTAR, tutti dotati di scansione elettronica 3D a 360°, fornisce sia la scansione a 360° che quella settoriale. Il radar multitasking OWL offre una vista emisferica da -20° a 90° in elevazione e 360° in azimut. Ha un'antenna non rotante controllata elettronicamente e un'avanzata modalità di elaborazione del segnale Doppler che consente di rilevare e tracciare gli UAV mentre si possono combattere battaglie contro la batteria.
Oltre a soluzioni basate su tecnologie radar e optoelettroniche, sono in fase di sviluppo anche sistemi basati su altri principi. Northrop Grumman ha iniziato a utilizzare la tecnologia LLDR (Lightweight Laser Designator Rangefinder) per contrastare gli UAV nel suo sistema Venom.
L'azienda ha testato il sistema Venom come caccia drone nell'esercitazione Manoeuver-Fires Integrated Experiment (MFIX) dell'esercito americano a Fort Silla nel 2015. Il sistema Venom è stato installato su un veicolo blindato M-ATV della categoria MRAP e ha eseguito con successo l'identificazione, il tracciamento e la designazione del bersaglio dell'UAV.
Venom con tecnologia LLDR si monta su una piattaforma versatile e girostabilizzata. Durante i test, Venom è stato testato come sistema per combattere gli UAV da due macchine. Il sistema ha ricevuto comandi esterni di designazione del bersaglio, catturato bersagli e tracciato piccoli droni a bassa quota. Il sistema Venom è stato anche dimostrato in movimento con il controllo del sensore dall'interno dell'auto.
Vale la pena notare che il designatore laser LLDR2 è stato ampiamente utilizzato nelle operazioni in Iraq e in Afghanistan.
Rilevamento visivo
Per soddisfare i requisiti del Ministero della Difesa israeliano, l'azienda israeliana Controp Precision Technologies ha sviluppato un sistema di rilevamento UAV basato esclusivamente su tecnologie optoelettroniche e a infrarossi.
Il dispositivo a infrarossi a scansione rapida e leggero Tornado dell'azienda utilizza una termocamera raffreddata a onde medie (le specifiche della matrice non sono state divulgate) montata su un giradischi a 360 °. Il sistema può fornire una copertura panoramica dal livello del suolo fino a 18° sopra l'orizzonte.
Al fine di identificare potenziali bersagli, gli algoritmi software del sistema rilevano i minimi cambiamenti nell'ambiente. Secondo l'azienda, consentono di tracciare automaticamente qualsiasi veicolo volante lungo la sua traiettoria, volando a varie velocità a pochi metri dal suolo. Il sistema ha un ingrandimento continuo per un'immagine chiara e può fornire una traccia per ogni bersaglio.
Secondo Controp, il Tornado può monitorare le aree edificate con molti echi interferenti, sebbene non forniscano informazioni dettagliate sulle caratteristiche, tranne che i piccoli UAV possono essere rilevati a distanze misurate in centinaia di metri, mentre i grandi obiettivi vengono rilevati oltre le decine di chilometri.
Utilizzando segnali audio e video, il sistema è in grado di fornire una notifica automatica all'operatore che un oggetto volante è entrato in una zona "non presidiata" predeterminata. Il sistema può essere controllato in locale o da remoto dal centro di comando, può funzionare sia in modalità stand-alone che come sistema integrato che riceve dati da altri sensori.
La società israeliana Controp Precision Technologies conferisce al sistema di rilevamento dei droni la designazione Tornado
L'unità sensore Tornado standard pesa 16 kg, ha un diametro di 30 cm e un'altezza di 48 cm; anche se è previsto anche lo sviluppo di un blocco più piccolo di 26x47 cm e del peso di 11 kg.
L'articolo considera l'inclusione della funzione di rilevamento e tracciamento visivo nel sistema, nonché la possibilità della sua connessione ad alcuni sistemi anti-UAV. “Il nostro sistema Tornado può rilevare gli UAV solo con una telecamera a infrarossi. senza utilizzare alcun sistema di radiofrequenza. Il vantaggio principale del Tornado rispetto ai sistemi RF è che i radar funzioneranno bene in aree senza interferenze, ma quando ci si trova in un'area con edifici e altre infrastrutture, i radar hanno problemi a rilevare piccoli UAV. Il nostro sistema è costituito da due componenti principali, il primo è una telecamera a infrarossi che scansiona a 360° e fornisce un'immagine panoramica, il secondo sono algoritmi che consentono di rilevare piccoli bersagli quando sono in movimento, ha spiegato il vice presidente del marketing dell'azienda. Contro Johnny Carney. "Sviluppare un algoritmo è difficile perché si desidera rilevare un bersaglio in movimento, ma escludere, ad esempio, nuvole e altri oggetti in movimento".
Tipico display dell'operatore Tornado che mostra l'immagine panoramica a infrarossi (in alto), l'istantanea panoramica della telecamera a infrarossi (in basso a sinistra) e l'immagine satellitare dell'area terrestre corrispondente (in basso a destra)
“Tornado è un sistema di tracciamento, e se vuoi tracciare il sistema e ottenere dati sulla posizione e sulla distanza, allora devi passare a un altro sistema per fare parte del lavoro… e se vuoi tracciare il bersaglio e vedere di più dettagli, quindi devi usare più.un sistema optoelettronico per ricevere un flusso video continuo , ha spiegato Carney.
Tuttavia, il grande svantaggio del sistema è che non è in grado di distinguere, ad esempio, uccelli delle dimensioni di un drone da bersagli reali, per questo è necessario un operatore.
Carney ritiene che siano state sviluppate poche soluzioni efficaci in grado di fornire tutti gli aspetti di rilevamento e monitoraggio di cui i potenziali clienti hanno bisogno, aggiungendo che ci sono estremi nei requisiti per i sistemi. Dagli individui che desiderano ricevere segnali di avvertimento di UAV che sorvolano le loro proprietà, alla protezione delle infrastrutture e delle strutture nazionali sul campo di battaglia. “Ad esempio, alcuni militari vogliono sistemi che possano impedire agli UAV di sorvolare i loro veicoli da combattimento. Ci sono diversi modi per soddisfare i requisiti, dipende anche dalle risorse finanziarie che puoi spendere, e questo è uno dei tanti problemi. Naturalmente, se si desidera la migliore protezione, è necessario utilizzare una combinazione di radar e infrarossi per il rilevamento e una telecamera a infrarossi e semiconduttori (telecamera CCD) per il tracciamento.
Carney ritiene che sia possibile abilitare l'analisi che potrebbe determinare automaticamente il tipo di bersaglio, ma ha aggiunto che non otterrebbe mai una precisione del 100%, poiché c'è sempre la possibilità di "imbattersi" in un drone che sembra un uccello, e quindi per aiutare gli operatori avranno sempre bisogno di sofisticati algoritmi di riconoscimento avanzati.
Il sistema SkyTracker di CACI è progettato per fornire un rilevamento passivo attraverso ciò che l'azienda descrive come un "perimetro elettronico". Questo sistema può funzionare continuamente in qualsiasi condizione atmosferica.
Interfaccia di sistema SkyTracker
Il sistema SkyTracker utilizza diversi sensori in grado di rilevare, identificare e tracciare gli UAV sui loro canali di controllo radio. L'uso di più sensori consente di determinare la posizione dell'UAV grazie al metodo di triangolazione e alla geolocalizzazione accurata. Inoltre, SkyTracker può determinare la posizione degli operatori UAV.
Come già notato, le piccole dimensioni, la debole firma termica, lo spazio circostante con molte interferenze e le complesse traiettorie di volo rendono la lotta contro gli UAV un compito molto difficile.
La tecnologia LLDR di Venom si monta su una versatile piattaforma giro-stabilizzata
A questo va aggiunto un possibile concetto di uso da combattimento. “Il problema con i piccoli UAV è che possono decollare e atterrare nell'area che si desidera proteggere. Ad esempio, dal punto di vista della guerra, devi sempre difendere il fronte: non vuoi che il veicolo nemico, che non è ancora sopra la tua testa, voli nel tuo territorio. E se parliamo di garantire la sicurezza nazionale, in questo caso, i piccoli UAV potrebbero già trovarsi nell'area che si desidera proteggere , ha affermato Carney.
Mentre l'enfasi nel contrastare gli UAV è sull'affrontare la minaccia dei singoli droni, i sofisticati attacchi "pack" sviluppati dai militari possono potenzialmente rappresentare sfide significative per i sistemi di difesa.
Molte delle soluzioni proposte includono la capacità di rilevare e tracciare più bersagli. Ma la difficoltà principale, molto probabilmente, sarà quella di impedire a decine di droni di raggiungere il loro obiettivo. Anche con un numero sufficiente di elementi neutralizzanti, le difese possono essere “violate” semplicemente a discapito di numeri superiori, soprattutto se lo stormo è “furbo” e sa adattarsi alla reazione dei sistemi difensivi.
È probabile che anche la natura fisica delle soluzioni proposte e sviluppate svolga un ruolo significativo nel determinarne l'efficacia. A causa dell'elevata manovrabilità delle minacce, a causa del fatto che non sono legate a determinati luoghi (anche gli UAV tattici possono funzionare con un'infrastruttura minima), anche i sistemi di difesa dovrebbero essere ugualmente mobili e questo dovrebbe essere preso in considerazione. Ad esempio, sistemi di grandi dimensioni come i radar Giraffe di Saab possono essere installati nei veicoli per aumentare la mobilità. In generale, molte delle soluzioni complesse sviluppate sono state originariamente progettate per essere trasportate, configurate e assemblate con un numero minimo di personale.
“Una caratteristica fondamentale del nostro sistema AUDS è che si dispiega rapidamente e semplicemente si ripiega e si ridistribuisce senza problemi, ovvero piegarlo su un veicolo e trasferirlo rapidamente in un'altra posizione. Non una parte pesa più di 2,5 kg , ha affermato Redford.
Vengono prese in considerazione anche le distanze relativamente piccole tra il lancio del drone e il luogo della sua neutralizzazione. "Abbiamo ipotizzato alcuni anni fa, quando abbiamo iniziato a sviluppare il nostro sistema, che queste minacce altamente manovrabili potessero essere neutralizzate con mezzi altamente manovrabili e mobili … le distanze sono vicine e qualsiasi distruzione avverrà al massimo diversi chilometri, a volte diverse centinaia metri, e quindi non servono fondi costosi., ampio e stabile. Penso che questo sia un fattore negativo in questo tipo di guerra ", ha affermato Sella di RADA Electronic Industries.
conclusioni
La minaccia rappresentata dagli UAV dispiegati da gruppi terroristici e altre organizzazioni illegali è ora ampiamente riconosciuta. Obiettivi civili e militari possono essere attaccati dai droni, può essere un attacco contro infrastrutture o il rilascio di sostanze tossiche o un semplice “attacco primitivo”.
Sul campo di battaglia, le forze militari potrebbero non fare più affidamento sull'essere l'unico operatore di droni poiché emergono sistemi più efficaci tra i gruppi ribelli e altre organizzazioni paramilitari.
In entrambi gli ambiti - sicurezza nazionale e formazioni di battaglia - misure anti-UAV efficaci sono attualmente considerate parte integrante della strategia complessiva. La loro attuazione è ancora nella fase di comprensione e comprensione. La soluzione più semplice e affidabile (almeno per il prossimo futuro) è utilizzare e modificare sistemi progettati per altri scopi. Tuttavia, in un lontano futuro, poiché le minacce diventano più complesse, potrebbe essere necessario sviluppare ulteriormente tecnologie speciali per combattere i veicoli aerei senza equipaggio.
